胡靜怡

摘 要：海洋污損生物會(huì)對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)活動(dòng)與軍事裝備帶來(lái)負(fù)面的影響。海洋生物為了保持身體表面的潔凈，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化之后已經(jīng)對(duì)污損生物的附著形成針對(duì)性的防污作用機(jī)制。本文將主要對(duì)海洋生物的防污作用機(jī)制進(jìn)行分析，同時(shí)展望其應(yīng)用前景，希望能夠通過(guò)對(duì)海洋防污作用機(jī)制的了解去研發(fā)新型環(huán)保的防污染技術(shù)與材料，更好地解決當(dāng)前海洋污損生物的難題。

關(guān)鍵詞：海洋 污損生物 應(yīng)用前景

中圖分類(lèi)號(hào)：X17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（c）-0114-02

在浩瀚的海洋當(dāng)中有著數(shù)量龐大的海洋生物，隨著生活環(huán)境的不斷變化與時(shí)間的推移，使其產(chǎn)生與陸地生物截然不同的生理特征，且產(chǎn)生一些結(jié)構(gòu)新奇、具有特殊作用的活性物質(zhì)[1]。人們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，海洋中的部分植物、無(wú)脊椎動(dòng)物以及游泳動(dòng)物的表面時(shí)刻都能保持潔凈，主要原因是因?yàn)檫@部分海洋生物自身所產(chǎn)生的活性物質(zhì)能有效地抑制海洋污損生物的附著。通過(guò)對(duì)海洋生物的防污作用機(jī)制進(jìn)行深入研究，為人們研發(fā)新型環(huán)保無(wú)污染的防污技術(shù)提供了借鑒對(duì)象，且取得一定的成果，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 海洋生物的防污作用機(jī)制

許多海洋生物都具有自身獨(dú)特的防污作用機(jī)制，下文將分為海洋植物、海洋無(wú)脊椎動(dòng)物以及海洋游泳動(dòng)物3個(gè)類(lèi)別進(jìn)行分別闡述。

1.1 海洋植物

研究表明，大多數(shù)的海洋植物都能自我產(chǎn)生具有防污作用的活性物質(zhì)，如研究人員從紅樹(shù)植物角果木的根部分解出4種活性物質(zhì)，可有效抑制藤壺幼蟲(chóng)的附著；從綠藻中提取出來(lái)萜類(lèi)次級(jí)代謝產(chǎn)物，可在一定程度上防止海洋細(xì)菌與微藻的污染；從大葉藻中分解出的p-肉桂酸硫酸酯，可有效抑制海洋細(xì)菌與紋藤壺的附著。

其中，紅藻與褐藻的防污能力表現(xiàn)非常明顯。研究人員從紅藻中提取到了可有效抑制紋藤壺、石莼及其他海洋細(xì)菌附著的活性物質(zhì)，這部分活性物質(zhì)中不僅包含抑制紋藤壺幼蟲(chóng)附著能力極強(qiáng)的物質(zhì)，也有抑制藻類(lèi)活性能力極強(qiáng)的物質(zhì)，對(duì)其提取物的深入研究有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。從褐藻中提取得出的褐藻多酚活性物質(zhì)，是一種防污能力極強(qiáng)的物質(zhì)，同時(shí)研究人員還發(fā)現(xiàn)圓扇藻中含有顯著抗菌效果的活性物質(zhì)，在抑制海膽受精卵細(xì)胞分裂方面有明顯的作用。

1.2 海洋無(wú)脊椎動(dòng)物

很多海洋無(wú)脊椎動(dòng)物都是海洋污損生物附著的最佳選擇，雖然有少部分附著對(duì)雙方有利（寄居蟹與海葵），但大部分被污損生物附著都會(huì)對(duì)海洋無(wú)脊椎動(dòng)物產(chǎn)生不良影響，隨著生物的不斷進(jìn)化，很多海洋無(wú)脊椎動(dòng)物進(jìn)化出了獨(dú)特的防污作用機(jī)制。

附著表面外觀的微弱差別會(huì)對(duì)污損生物的附著和生長(zhǎng)產(chǎn)生直接影響[2]。比如對(duì)比外殼污損嚴(yán)重的覆瓦珠母貝和極少被污損的紫貽貝，不難發(fā)現(xiàn)，前者外殼表面形貌多變復(fù)雜，沒(méi)有重復(fù)規(guī)律，而后者外殼表面為均勻的波紋狀形貌，這種形貌對(duì)污損生物的附著有顯著的抑制作用。

此外，化學(xué)防御同樣是海洋無(wú)脊椎動(dòng)物防污作用機(jī)制的一種。從大量的針對(duì)無(wú)脊椎動(dòng)物活性物質(zhì)提取的研究來(lái)看，不同無(wú)脊椎動(dòng)物產(chǎn)生的不同活性物質(zhì)都有一定的防污作用。比如從海鞘中分離出的生物堿，可有效毒殺多室草苔蟲(chóng)的幼蟲(chóng)；從苔蘚蟲(chóng)中分離出的蘆竹堿類(lèi)化合物，可有效抑制紋藤壺幼蟲(chóng)的附著；從念珠海葵中提出的活性物質(zhì)，可有效抑制海洋細(xì)菌的附著與繁殖。另外，部分與海洋無(wú)脊椎動(dòng)物共棲的微生物在防污作用機(jī)制中也起到一定的作用。如棲息在海雞頭表面的弧菌與變形菌，它們產(chǎn)生的多糖類(lèi)化合物，可有效地抑制華美盤(pán)管蟲(chóng)與多室草苔蟲(chóng)的附著。

2 海洋游泳動(dòng)物

海洋游泳動(dòng)物防污作用機(jī)制包括物理機(jī)制與化學(xué)機(jī)制，但不同動(dòng)物所表現(xiàn)出的方式各有不同。如海豚分泌出的黏液能形成低表面能的表面，可有效抑制其他海洋生物的附著；鯊魚(yú)表皮是一種不光滑、不穩(wěn)定的表面形態(tài)，由微米級(jí)別的鱗片構(gòu)成，可有效抑制硅藻類(lèi)污損生物的附著；巨型鯨魚(yú)體的外表潔凈，不僅有酶的作用，還與其獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)外表有很大關(guān)系。

3 海洋生物防污作用機(jī)制的應(yīng)用前景

3.1 低表面能防污涂料

通過(guò)對(duì)海洋哺乳類(lèi)動(dòng)物防污作用機(jī)制中皮膚特點(diǎn)進(jìn)行研究，人們研發(fā)出低表面能防污涂料技術(shù)，已經(jīng)初步運(yùn)用到了部分船舶與水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)當(dāng)中，這項(xiàng)技術(shù)充分利用低表面能的特性，提高了污損生物的附著難度，即便有少量附著，只需利用水流作用或?qū)ｉT(mén)的清理設(shè)備即可清除。同過(guò)去的防污技術(shù)相比，低表面能防污涂料無(wú)毒無(wú)污染，不僅符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，且防污長(zhǎng)效性方面有巨大提升。當(dāng)前市場(chǎng)上主要的低表面能防污涂料有兩種：有機(jī)硅系列與有機(jī)氟系列，其中由于有機(jī)氟聚合物自由能表現(xiàn)比有機(jī)硅較差，且價(jià)格成本更高，因此目前對(duì)于有機(jī)硅防污涂料的研究更多，且其有良好的防污效果，同時(shí)具備無(wú)毒環(huán)保的特性，當(dāng)前得到的發(fā)展應(yīng)用也比較多。

然而，當(dāng)前真正令人滿(mǎn)意的防污產(chǎn)品非常少，有的只能維持2～3年效果；低表面能防污涂料只有在水流作用下才能表現(xiàn)出良好的防污效果，而對(duì)?？看暗姆牢坌Ч⒑跗湮ⅲ匀恍枰ㄆ谶M(jìn)行表面附著物清理，進(jìn)一步提高防污成本。正因?yàn)檫@些弊端的存在，筆者認(rèn)為對(duì)于低表面能防污技術(shù)應(yīng)著眼于新材料的開(kāi)發(fā)方面，需要極力降低成本且提升防污效果。

3.2 天然防污產(chǎn)物

大量研究表明，海洋生物的防污作用機(jī)制各有不同，且大部分與海洋污損生物的附著有直接關(guān)系。然而在當(dāng)前對(duì)海洋生物天然防污產(chǎn)物的研究仍然停留在理論層面，比如對(duì)防污化合物的分離、提取和鑒定，對(duì)功能基因進(jìn)行分析，測(cè)試防污活性等。所以，從未來(lái)的應(yīng)用前景來(lái)看，我們應(yīng)深刻對(duì)海洋生物天然產(chǎn)物防污作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)，針對(duì)海洋污損生物附著特性與環(huán)境因素變現(xiàn)出的效應(yīng)進(jìn)行綜合研究，為研發(fā)無(wú)毒無(wú)污染、高效且長(zhǎng)效的防污涂料打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

海洋微生物作為海洋天然防污產(chǎn)物的重要來(lái)源，應(yīng)該算是當(dāng)前最有潛力的防污涂料來(lái)源。雖然其有個(gè)體小、生長(zhǎng)周期短且易于操控等優(yōu)點(diǎn)，但是海洋微生物對(duì)于生存環(huán)境非常挑剔，基本上很難在常規(guī)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下培養(yǎng)及生存。數(shù)據(jù)表明，當(dāng)前能培養(yǎng)鑒定的海洋微生物不超過(guò)5%，其中發(fā)現(xiàn)有效活性物質(zhì)的僅占總數(shù)的1%[3]。所以，我們?nèi)匀恍枰哟髮?duì)海洋微生物的研究力度，其應(yīng)用前景仍有巨大的潛力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在海洋中有非常多值得研究的對(duì)象，其中海洋生物所表現(xiàn)出的防污作用機(jī)制對(duì)于人類(lèi)研究環(huán)保防污技術(shù)有重要的啟發(fā)作用，且提供一定的理論支持與借鑒。人們通過(guò)從物理、化學(xué)等不同角度進(jìn)行綜合研究，了解并掌握海洋生物防污作用機(jī)制遇海洋污損生物附著機(jī)制，且將其應(yīng)用在對(duì)高效、無(wú)污染的環(huán)保防污技術(shù)研究開(kāi)發(fā)工作上，進(jìn)而有效地解決海洋污損生物帶來(lái)的危害。

參考文獻(xiàn)

[1] 王祥.海洋防污功能菌株的篩選及其活性物質(zhì)的研究[D].廈門(mén)大學(xué)，2014.

[2] 歐陽(yáng)雄，曹文浩，張慧，等.大型海洋生物抗附著機(jī)制及展望[J].海洋科學(xué)，2015（10）：134-140.

[3] 曹杉.海洋底棲硅藻附著機(jī)理及其防污技術(shù)研究[D].清華大學(xué)，2014.endprint